Сейтенова Г.Ж. Использование методик PISA при составлении олимпиадных заданий естественно-научного блока для 5-6 классов

В 2009 г. Казахстан начал участвовать в программе PISA (Programmefor International Student Assessment) — международная программа по оценке образовательных достижений учащихся.
Цель международного исследования PISA — оценка образовательных систем в различных странах мира, которое проводится раз в три года; оценить математическую грамотность и грамотность в области чтения и естествознания 15-16-летних учащихся организаций общего среднего, технического и профессионального, а также после среднего образования.

Приоритетами    оценивания функциональной грамотности школьников проекта PISA являются три направления:   «грамотность чтения», «математическая грамотность» и «естественно-научная грамотность».
Выборка исследования данного контингента обучающихся объясняется тем, что в большинстве стран мира освоение образовательных программ основной ступени обучения к 15-летнему возрасту завершается.

Участие Казахстана в данном международном исследовании позволяет   получить сравнительную оценку уровня подготовки наших учеников с уровнем подготовки учащихся других стран мира, доступ к методикам, соответствующим последним мировым достижениям в сфере оценки качества образования,  которые разрабатываются ведущими специалистами мира по проведению   кросс-национальных исследований, оценке учебных достижений и анализу результатов исследования.

По результатам PISA-2009 и PISA-2012 специалисты Всемирного банка в рамках исследования PISA делают вывод, что казахстанские ученики испытывают проблемы с пониманием прерывистых текстов с использованием графиков и таблиц, а также не могут правильно интерпретировать сформулированную задачу.

Государственной программой развития образования Республики Казахстан на 2011-2020 гг. определены целевые индикаторы участия наших школьников в международных исследованиях PISA: 2015 г. — 50-55-е место, 2018 г. — 40-45 место.

Достижение таких результатов, зная проблемы наших учеников, возможно при планомерной подготовке и использовании методик PISA в более раннем возрасте в различных сферах обучения.

В данной статье речь пойдет об использовании методик PISA в комплексных олимпиадах с целевой группой 10-12 лет (5-6-е классы), проводимыми в Павлодарской области региональным научно-практическим центром «Ертiс дарыны».

В 2012 г. участникам PISA впервые в истории массового тестирования и оценки были предложен новый тип задач — интерактивные задачи с многофакторными объектами. В источниках, посвященных PISA-2012, эти задачи обычно крайне скупо характеризуются как компьютерные (требующие взаимодействия с компьютером). Однако, компьютеризованность вовсе не самая главная их характеристика. Они вполне могут быть реализованы и в другом виде, просто компьютер — самый удобный на данный момент инструмент предъявления их содержания (а также регистрации процесса решения и обработки результатов). Главная же особенность этих задач — они требуют от школьника самостоятельного исследования новой сложной многофакторной системы с заранее неизвестными свойствами, причем он ведет это исследование не чистым отвлеченно-аналитическим путем, а путем непосредственного практического взаимодействия с новым объектом — выдвигая гипотезы, тут же экспериментально проверяя их и пытаясь управлять объектом.

Эти интерактивные задачи противопоставляются разработчиками PISA-2012 задачам другого типа, которые они называют аналитическими. В аналитических задачах вся необходимая для решения информация изначально заложена в условиях (таково, например, абсолютное большинство школьных математических задач, заданий тестов интеллекта и т.п.). Задания такого типа имеют свои достоинства (иначе бы их не использовали), но в них полностью отсутствует этап сбора фактических данных, без которого реальная познавательная деятельность невозможна. Участнику даются условия задачи, с которыми он может как-то работать на бумаге или в уме, но он не может получить никакой новой информации от самого объекта, о котором говорится в задаче. Вся эта информация получена или придумана составителем задания и передана испытуемому в готовом виде. В интерактивных задачах поиск и приобретение новой информации из среды — важнейшая составная часть (Frensch, Funke, 1995). Здесь проблема выбора или создания схемы наблюдения, плана эксперимента и т.д. имеет принципиальное значение для процесса и результатов решения.

Под комплексной проблемой понимается такая, в которую входит множество разнородных подпроблем (подзадач), связанных друг с другом как прямыми, непосредственными, так и отдаленными отношениями и связями, так что невозможно решить какую-либо из этих подзадач изолированно, по отдельности и приходится распутывать сразу все одновременно, причем часто в условиях ограниченного времени.

Для понимания усвоения материала необходимо дать психологическую оценку целевой группы олимпиады.
Целевая группа — дети в возрасте 10-12 лет. В этот период их начинают интересовать вопросы прошлого и будущего, проблемы войны и мира, жизни и смерти, экологические и социальные темы, возможности познания мира, инопланетяне, ведьмы и гороскопы. Многие исследователи рассматривают этот возраст как период «зенита любознательности», по сравнению с младшими и старшими детьми. Однако эта любознательность весьма поверхностна, разностороння, а также практически полностью не связана со школьной программой. Недаром среди психологов распространена шутка, что подросток знает все и интересуется всем, что не входит в школьную программу.

В этом возрасте расширяется и содержание понятия «учение». В него вносится элемент самостоятельного интеллектуального труда, направленного на удовлетворение индивидуальных интеллектуальных потребностей, выходящих за рамки учебной программы. Приобретение знаний для части подростков становится субъективно необходимым и важным для настоящего и подготовки к будущему.

Подросток может совершить гигантский по своему качеству скачок — он начинает ориентироваться на потенциально возможное, а не на обязательно очевидное. Благодаря своей новой ориентации он получает возможность вообразить все, что может случиться, — и очевидные, и недоступные восприятию события. Тем самым повышается вероятность того, что он разберется в действительно происходящем.

Подросток становится способным не только представлять различные возможные пути преобразования данных для эмпирического их испытания, но может и логически истолковывать результаты эмпирических проб. Помимо того что подросток способен «парить» над действительностью посредством планирования и контроля своих свободных фантастических построений, он научается прекрасно рефлексировать на свои умственные действия и операции и получать от этого интеллектуальные эмоции.

Региональный научно-практический центр «Ертiс дарыны» на протяжении 3 лет проводит комплексную олимпиаду для учащихся 5-6-х классов образовательных учреждений Павлодарской области. Олимпиада проводится с целью совершенствования качества образования через работу с одаренными детьми, стимулирования интеллектуального развития учащихся.

I тур олимпиады — теоретический (отборочный) проводится дистанционно. Время выполнения заданий — 60 минут. Ребята, набравшие наивысшие баллы, проходят на II очный тур. II тур — практический (финал).
Дистанционный тур олимпиады предполагает выполнение 20 заданий (на русском или государственном языке) с готовыми вариантами ответов по двум основным направлениям: математическое и естественно-научное.

Математическая грамотность — степень способности определять и понимать роль математики в окружающем мире, высказывать хорошо обоснованные математические суждения и использовать математику в целях удовлетворения потребностей, присущих созидательному, заинтересованному и мыслящему человеку.

Естественно-научная грамотность — степень способности использовать естественно-научные знания, выявлять проблемы и делать обоснованные выводы, необходимые для понимания окружающего мира и тех изменений, которые вносит в него деятельность человека, и для принятия соответствующих решений.
Во втором туре олимпиады (финале) разрабатываются комплексные или структурированные задания.
Задания, естественно, не являются точными заданиями по PISA по понятным причинам (2 задания на 4 часа финала олимпиады, состоящей из 2 блоков по 2 часа: математического и естественнонаучного).

Каждое из заданий включает отдельный текст, в котором описывается некоторая проблема, и 1-6 вопросов к нему различной трудности. По результатам выполнения заданий оценивается способность учащихся выявить проблему в тексте и решить ее, применив знания из той или иной предметной области.

В текстах используются вопросы разного типа:
1) около половины — вопросы, предполагающие свободные ответы;
2) в 12 % вопросов необходимо самостоятельно сконструировать свой ответ, но этот ответ ограничен отдельными словами или числами;
3) вопросы с готовыми (точными) вариантами ответов составляют примерно треть.

В этой олимпиаде мною составлялись задания естественно-научного блока. При определении необходимо руководствоваться общими подходами к конструированию заданий, учитывая принятый формат олимпиады.

Ниже приведен пример, иллюстрирующий характер заданий для проверки естественно-научной грамотности. 

Основные подходы к конструированию заданий для оценки естественно-научной грамотности

Пример. Углекислый газ и парниковый эффект
Парниковый эффект — подъем температуры на поверхности планеты в результате тепловой энергии, которая появляется в атмосфере из-за нагревания газов. Основные газы, которые ведут к парниковому эффекту на Земле, — это водяные пары и углекислый газ.
Явление парникового эффекта позволяет поддерживать на поверхности Земли температуру, при которой возможно возникновение и развитие жизни. Если бы парниковый эффект отсутствовал, средняя температура поверхности земного шара была бы значительно ниже, чем она есть сейчас. Однако при повышении концентрации парниковых газов увеличивается непроницаемость атмосферы для инфракрасных лучей, что приводит к повышению температуры Земли.
К концу XXI в. температура Земли может повыситься до 3 °С.
По мнению ученых, с 90 %-ной вероятностью наблюдаемые изменения климата связаны с деятельностью человека — сжиганием углеродного ископаемого топлива (т.е. нефти, газа, угля и др.), промышленными процессами, а также вырубкой лесов — естественных поглотителей углекислого газа из атмосферы.

Возможные последствия изменения климата:
1. Изменение частоты и интенсивности выпадения осадков. В целом климат на планете станет более влажным. Но количество осадков не распространится по планете равномерно. В регионах, которые и так на сегодняшний день получают достаточное количество осадков, их выпадение станет интенсивнее. А в регионах с недостаточным увлажнением участятся засушливые периоды.
2. Повышение уровня моря. В течение XX в. средний уровень моря повысился на 0,1-0,2 м. По прогнозам ученых, за XXI в. повышение уровня моря составит до 1 м. В этом случае наиболее уязвимыми окажутся прибрежные территории и небольшие острова.
3. Угроза для экосистем и биоразнообразия. Существуют прогнозы исчезновения до 30-40 % видов растений и животных, поскольку их среда обитания будет изменяться быстрее, чем они могут приспособиться к этим изменениям.
4. Таяние ледников. Современное оледенение Земли можно считать одним из самых чутких индикаторов происходящих глобальных изменений. Ускоренное таяние ледников создает ряд непосредственных угроз человеческому развитию. Для густонаселенных горных и предгорных территорий особую опасность представляют лавины, затопления или, наоборот, снижение полноводное™ рек, а как следствие сокращение запасов пресной воды.
5. Сельское хозяйство. Влияние потепления на продуктивность сельского хозяйства неоднозначно. В некоторых районах с умеренным климатом урожайность может увеличиться в случае небольшого увеличения температуры, но снизится в случае значительных температурных изменений. В тропических и субтропических регионах урожайность в целом, по прогнозам, будет снижаться.

6. Водопотребление и водоснабжение. Одним из последствий климатических изменений может стать нехватка питьевой воды. Недостаток пресной воды коснется не только здоровья людей и развития сельского хозяйства, но также и повысит риск политических разногласий и конфликтов за доступ к водным ресурсам.
7. Здоровье человека. Изменение климата, по прогнозам ученых, приведет к повышению рисков для здоровья людей, прежде всего менее обеспеченных слоев населения. Так, сокращение производства продуктов питания неизбежно приведет к недоеданию и голоду. Аномально высокие температуры могут привести к обострению сердечно-сосудистых, респираторных и других заболеваний.

Повышение температуры может привести к изменению географического распространения различных видов, являющихся переносчиками заболеваний. С повышением температуры ареалы теплолюбивых животных и насекомых (например, энцефалитных клещей и малярийных комаров) будут распространяться севернее, в то время как люди, населяющие эти территории, не будут обладать иммунитетом к новым заболеваниям.

По мнению экологов, предотвратить полностью прогнозируемые изменения климата человечеству вряд ли удастся. Однако в человеческих силах    смягчить    климатические изменения, сдержать темпы роста температуры, с тем чтобы избежать опасных и необратимых последствий в будущем. В первую очередь за счет:
— ограничения и сокращения потребления ископаемого углеродного топлива (угля, нефти, газа);
— повышения эффективности потребления энергии;
— внедрения мер по энергосбережению;
— более широкого использования неуглеродных и возобновляемых источников энергии;
— развития новых экологически чистых и низкоуглеродных технологий;
— через предотвращение лесных пожаров и восстановление лесов, поскольку леса естественные поглотители углекислого газа из атмосферы.

Парниковый эффект имеет место не только на Земле. Сильный парниковый эффект на соседней планете — Венере. Атмосфера Венеры почти целиком состоит из углекислого газа, и в результате поверхность планеты разогрета до 500 °С. Климатологи полагают, что Земля избежала такой участи благодаря наличию на ней океанов. Океаны поглощают атмосферный углерод, и он накапливается в горных породах, таких, как известняк, посредством этого углекислый газ удаляется из атмосферы. На Венере нет океанов, и весь углекислый газ, который выбрасывают в атмосферу вулканы,
там и остается. В результате на планете наблюдается неуправляемый парниковый эффект. Задания.
/. Какие последствия может вызвать потепление климата Земли?
2. Представьте себе большую зеленую лужайку, на которой играют кошка и собака. Чтобы ее сохранить, как начинающий волшебник, вы накрыли ее громадным стеклянным колпаком. Правильно ли вы поступили? Объясните.
3. Возможен ли парниковый эффект в открытом пространстве? Что в атмосфере играет роль стекла? Опишите механизм парникового эффекта.
4. «Мой личный вклад в снижение парникового эффекта».

Ситуация 1. Вы находитесь в ванной комнате. Решаете для себя проблему, что лучше принять — душ или ванну? Что предпочтете и почему?
Ситуация 2. Каждый раз вы покупаете в магазине фрукты в упаковке. Упаковки и остатки фруктов в конечном счете уйдут в мусор. Есть ли связь между этими действиями и проблемой теплового эффекта на Земле?
Ситуация 3. Вы хотите отправиться в путешествие. Какой вид транспорта вы выберете: велосипед, автомобиль, самолет? Какой из них самый экологически чистый? 5. Заполнить таблицу.

Исходные данные: на свету каждый дм2 листа зеленого растения в час поглощает приблизительно 15 мг углекислого газа. Зеленый лист — 25 см2. На растении 1000 листов.

1. Какова площадь листа в дм2? 

2. Оцените, какую площадь занимает крона растения 
3. Вычислите, сколько (мг) углекислого газа поглощает это растение за час 
4. Сколько часов длится световой день сегодня? 
5. Сколько мг углекислого газа поглощает это растение за день? 
6. Можете перевести в г или кг (какая единица удобнее) 
7. Сколько учащихся в вашем классе? 
8. Сколько часов в день вы проводите в кабинете? 
9. Вычислите, сколько граммов углекислого газа выделяется учащимися за весь день, если за 1 час один ученик выдыхает 25 г углекислого газа 

6. Действия, улучшающие экологическую ситуацию в классе. Выберите правильный ответ.

Что необходимо изменить, чтобы не возник парниковый эффект в классной комнате? 

1. Чаще проветривать классную комнату.
2. Рассчитать необходимое количество комнатных растений.
3. Больше читать детективы.
4. Не приносить фрукты и газированные напитки в класс.
5. Побольше прыгать и бегать в классе.
6. Не допускать действий, связанных с горением.
7. Ничего не менять

Казахстану по результатам PISA-2012 удалось занять 49-е место по математике, 52-е — по естественно-научным дисциплинам, 63-е — по читательской грамотности.

Как отметил консультант и эксперт в области оценки и мониторинга ученических достижений, представитель Всемирного банка Марк Зельман: «Анализ результатов показал, что проблема с читательскими навыками у казахстанских учеников связана с отличным пониманием сплошных, классических текстов, в то время как возникают проблемы с пониманием прерывистых текстов с использованием графиков и таблиц. Ученики умеют хорошо запоминать и описывать информацию, однако затрудняются с ее обобщением и с умением контролировать стратегические чтения. Эта проблема может быть решена путем разработки новых учебных программ и стандартов ».

Таким образом, по данным ОЭСР, в каждом ученике необходимо развить так называемые навыки 3 Cs (communication, creativityandc riticalthinking) — это навыки общения, креативности и критического мышления.

Результаты анализов Всемирного банка показали, что казахстанским ученикам удается хорошо осваивать теоретические знания, но тяжело применять их на практике.

«По результатам PISA-2012 ясно, что ученики умеют формулировать задачу, но не могут правильно ее интерпретировать. При этом девять из десяти стран ОЭСР, напротив, имеют обратную тенденцию. Нам стоит задуматься: как построить учебные программы таким образом, чтобы улучшить результаты Казахстана в PISA-2015», — добавил Зельман.

Согласно поставленным перед педагогами Казахстана задачам, необходимо разрабатывать новые учебные программы и повсеместно внедрять наряду с аналитическими заданиями комплексные во все сферы образования, начиная с 1-го класса.

Список литературы

Поддьяков А. Решение комплексных проблем в PISA-2012 и PISA- 2015: взаимодействие со сложной реальностью // Образовательная политика. 2012. №6 (62). С. 34-53.
Постановление Правительства Республики Казахстан от 25 июня 2012 г. № 832. Национальный план действий по развитию функциональной грамотности школьников на 2012-2016 годы.
Бейсен Д. Чему научить казахстанских школьников и как улучшить результаты учащихся к PISA-2015. URL: http://idea-lab.kz (дата доступа: 10.04.2014 г.).

"Одаренный ребенок"  . - 2015 . - № 3 . - С. 78-87.